Bài toán đặt ra là giải quyết vấn đề nhập điểm hiện nay cho cán bộ nhập điểm thi tại các trường đại học cần có phương pháp hiệu quả hơn để thay thế phương pháp truyền thống. Mã PDF417 có khả năng lưu trữ lượng thông tin rất lớn, đủ để mã hóa dữ liệu điểm của sinh viên trên một tờ A4. Đồng thời, thời gian đọc mã vạch của các thiết bị đọc mã vạch là nhanh hơn rất nhiều so với việc nhập điểm bằng thủ công hiện nay. Với cách dùng phiếu điểm bằng đánh dấu, ta phải quét bằng máy quét sau đó chạy phần mềm nhận dạng. Công việc đó cũng đã chính xác cao, nhanh và mất hai phút cho một phiếu điểm. Trong khi đó việc đọc dùng máy đọc mã vạch chỉ mất không đến 1
32
giây. Điều này không những tiện lợi cho giảng viên phụ trách lớp môn học mà còn hỗ trợ tối đa cho nhân viên phòng đào tạo trong quá trình nhập điểm.
Khả năng ứng dụng mã vạch hai chiều PDF417 trong việc mã hoá, nhận dạng trong phân hệ quản lý điểm thể hiện cụ thể là:
2.2.1 Khả năng ghi và lƣu trữ thông tin.
Một mã vạch hai chiều PDF417 có thể lưu trữ rất nhiều thông tin và dữ liệu chứa trong biểu tượng cũng rất đa dạng. Quá trình mã hóa dữ liệu trong biểu tượng PDF417 thực hiện được với mọi ký tự trong bộ mã ASCII (America Standard Code for Information Interchange - một bộ ký tự dùng cho máy tính bao gồm 96 chữ thường và hoa cộng với 32 ký tự điều khiển không in ra) và các ký tự mở rộng, ký tự điều khiển. Nội dung lưu trữ trong biểu tượng cũng không bị giới hạn như các loại mã vạch khác. PDF417 có thể mã hóa hầu hết các loại dữ liệu như: văn bản, dữ liệu nhị phân, dấu vân tay, chữ ký, các số … Với khả năng đó, mỗi mã vạch nhỏ cỡ một con tem có thể lưu trữ toàn bộ nội dung một bảng điểm khổ giấy A4 bao gồm mã môn học, mã kỳ thi, mã sinh viên, điểm thành phần, điểm cuối kỳ và tổng điểm của sinh viên.
2.2.2 Khả năng sửa lỗi của mã Vạch PDF47.
Điểm nổi bật của PDF417 là khả năng sửa lỗi, một yêu cầu không thể thiếu do thực tế đặt ra đối với mọi phương thức mã hóa và truyền tin, khi mà thông tin luôn có nguy cơ bị tổn thất hoặc làm sai lệch do các nguyên nhân khách quan, chủ quan. Hiện tại, có 9 mức độ sửa lỗi khác nhau và có thể sửa được số lượng thông tin bị lỗi ở những mức độ khác nhau do những biến đổi vật lý, hóa học gây ra nhờ những phép tính thích hợp được thực hiện trong quá trình mã hóa. Tối đa, mỗi biểu tượng có thể bị hỏng một nửa mà vẫn có thể khôi phục thông tin chứa trong nó.
Hình 2.7: Các mức độ sửa lỗi
33
2.2.3 Lƣu thông tin số trên giấy.
Việc chuyển dữ liệu thành mã vạch hai chiều gồm hai bước mã hóa:
- Mã hóa bậc cao: Dữ liệu được chuyển đổi thành các từ mã (Codeword) có giá
trị trong khoảng từ 0 đến 928 bao gồm cả tính toán các từ mã sửa lỗi.
- Mã hóa bậc thấp: giá trị của mỗi từ mã được chuyển đổi thành các X- Sequence thể hiện dưới dạng các vạch và khoảng trống.
Sau khi được mã hóa, các bộ chuyển định dạng sẽ in chúng lên giấy vừa đảm bảo thuận tiện cho công việc vừa đảm bảo an toàn dữ liệu và có thể sử dụng lại. Các máy tính có thể đọc dữ liệu và xử lý chúng sau khi tiếp nhận từ các thiết bị đọc mã vạch.
2.2.4 Truy nhập trực tiếp.
Không giống như mã vạch một chiều (chỉ đóng vai trò khóa) thông thường phải phụ thuộc thời giantruy cập cơ sở dữ liệu ở xa, cách thức kết nối với cơ sở dữ liệu. PDF417 là cơ sở dữ liệu độc lập, chứa các thông tin cần thiết về đối tượng cần quản lý và có thể dán trực tiếp lên các đối tượng đó như: các gói hàng, nhãn vận chuyển, hóa đơn, tài liệu in sẵn về vận hành bảo dưỡng thiết bị, hoặc có thể mang theo người. PDF417 tạo ra một hướng tiếp cận hợp lý khi việc lưu trữ thông tin về các đối tượng bằng cơ sở dữ liệu tỏ ra không hiệu quả, linh động và việc truy nhập cơ sở dữ liệu khó thực hiện khi việc đọc mã vạch bị sai sót.
2.2.5 Dung lƣợng lớn.
Một biểu tượng PDF417 có thể lưu trữ rất nhiều thông tin (2750 kí tự) và dữ liệu chứa trong biểu tượng cũng rất đa dạng. Một mã vạch (nhỏ như con tem thường) có thể lưu trữ nội dung một văn bản (2 khổ A4), một hình ảnh lớn hơn nó rất nhiều.
2.2.6 Mã hóa đa dạng.
Mã hóa các loại thông tin Quá trình mã hóa dữ liệu trong biểu tượng PDF417 thực hiện được với mọi ký tự trong bộ mã ASCII (America Standard Code for Information Interchange - một bộ ký tự dùng cho máy tính bao gồm 96 chữ thường và hoa cộng với 32 ký tự điều khiển không in ra) và các ký tự mở rộng, ký tự điều khiển. Nội dung lưu trữ trong biểu tượng cũng không bị giới hạn như các loại mã vạch khác.
34
PDF417 có thể mã hóa hầu hết các loại dữ liệu như: văn bản, dữ liệu nhị phân, bản ghi âm thanh, dấu vân tay, chữ ký, các số, hình ảnh.
2.2.7 Tính kinh tế.
Điểm nổi bật của mã vạch hai chiều PDF417 là tính kinh tế. Đây là ưu điểm mà nhiều người sử dụng quan tâm. Không như các giải pháp về công nghệ khác, đòi hỏi phải thay đổi toàn bộ hệ thống máy móc thiết bị đang dùng của một tổ chức, mã vạch hai chiều không yêu cầu bất cứ sự thay đổi nào mà chỉ là sự tích hợp với các phần mềm khác để cùng hoạt động.
Tính kinh tế thể hiện rõ trong việc in ấn và đọc dữ liệu. Các thiết bị dùng cho mã vạch hai chiều tương thích và có thể quét (bằng máy quét mã vạch) được hầu hết các mã vạch một chiều vẫn dùng trong thực tế. Khi sử dụng mã vạch hai chiều các nhà sản xuất có thể dễ dàng quản lý hàng hóa của mình bằng các nhãn nhỏ dán trên mặt thiết bị.
Việc in mã vạch cũng rất tiện dụng. Mã vạch có thể in trên nhiều chất liệu thường dùng như: giấy, gỗ, nhựa, kim loại, hợp kim. Mực in ở đây sử dụng 3 loại chuẩn ribbon wax, ribbon wax/resin và ribbon resin (thường được in một cách chuyên nghiệp bằng máy in mã vạch). Gói phần mềm về mã vạch có thể chạy tốt trên nền các hệ điều hành như DOS, Windows, Unix và quan trọng hơn là PDF417 được coi như là một chuẩn "mở" về mã vạch.
2.2.8 Lƣu thông tin số.
Trên giấy Các thông tin được số hóa (mã hóa) rồi in lên giấy, vừa đảm bảo cho việc thuận tiện cho công việc vừa đảm bảo an toàn dữ liệu và có thể tái dùng. Các máy
35
tính có thể đọc các dữ liệu này dưới dạng dữ liệu ban đầu và xử lý chúng tùy theo yêu cầu cụ thể sau khi tiếp nhận từ thiết bị đọc mã vạch (máy quét mã vạch).
2.2.9 Khả năng sửa lỗi.
Các mức độ sửa lỗi Điểm nổi bật của PDF417 là khả năng sửa lỗi - một yêu cầu không thể thiếu do thực tế đặt ra đối với mọi phương thức mã hóa và truyền tin, khi mà thông tin luôn có nguy cơ bị tổn thất hoặc làm sai lệch do các nguyên nhân khách quan, chủ quan. Hiện tại, có 9 mức độ sửa lỗi khác nhau và có thể sửa được số lượng thông tin bị lỗi ở những mức độ khác nhau do những biến đổi vật lý, hóa học gây ra nhờ những phép tính thích hợp được thực hiện trong quá trình mã hóa. Tối đa, mỗi biểu tượng có thể bị hỏng một nửa mà vẫn có thể khôi phục thông tin chứa trong nó.
Mã vạch hai chiều PDF417 khắc phục những hạn chế của mã vạch một chiều. Số lượng dữ liệu cần lưu trong mỗi biểu tượng là nhân tố quyết định nên lựa chọn sử dụng công nghệ này trong lĩnh vực bưu chính (Mã hoá, nhận dạng và quản lý địa chỉ và tem điện tử). Mỗi lần quét mã vạch hai chiều cung cấp thông tin gấp nhiều lần quét mã vạch một chiều, hơn nữa tốc độ nhanh và chính xác hơn. Việc mã hóa dữ liệu chia thành hai phần:- Mã hóa bậc cao (dữ liệu được chuyển đổi thành các từ mã (Codeword) có giá trị trong khoảng từ 0 đến 928) bao gồm cả tính toán các từ mã sửa lỗi.- Tiếp đó là qúa trình mã hóa bậc thấp (giá trị của mỗi từ mã được chuyển đổi thành các X-Sequence thể hiện dưới dạng các vạch và khoảng trống). Sau đó nhờ các bộ tạo, chuyển đổi định dạng ảnh mã vạch được in ra dưới dạng mong muốn. Quá trình giải mã tiến hành ngược lại. Tín hiệu thu được từ các thiết bị đọc tín hiệu là tín hiệu điện dưới dạng các xung, được chuyển thành giá trị các X-Sequence rồi chuyển đổi thành giá trị từ mã rồi thành dữ liệu ban đầu.
2.2.10 Nguyên lý hoạt động của máy đọc mã vạch.
Máy quét mã vạch bắt đầu bằng việc chiếu sáng các mã với ánh sáng màu đỏ. Các cảm biến của máy quét mã vạch phát hiện ánh sáng phản xạ từ các hệ thống chiếu sáng và tạo ra một tín hiệu tương tự với điện áp mà đại diện cho cường độ (hoặc thiếu cường độ) của phản xạ khác nhau. Việc chuyển đổi thay đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số đó được đưa vào bộ giải mã. Các bộ giải mã diễn dịch các tín hiệu kỹ thuật số, hiện rằng toán học cần thiết để xác nhận và xác nhận rằng mã vạch là có thể đọc ra, chuyển nó thành văn bản ASCII, định dạng văn bản và gửi nó đến các máy tính máy in được gắn vào.
36
Quét đầu tỏa sáng LED hoặc đèn laser vào mã vạch.
Ánh sáng phản chiếu trở lại tắt mã vạch vào một thành phần điện tử ánh sáng phát hiện được gọi là một tế bào quang điện . Vùng trắng của mã vạch phản chiếu ánh sáng nhất; khu vực màu đen phản ánh nhất.
Khi di chuyển máy quét qua mã vạch, các tế bào tạo ra một mô hình của các xung on-off tương ứng với các sọc đen và trắng. Vì vậy, đối với mã hiển thị tại đây ( "đen đen đen đen trắng trắng đen đen"), các tế bào sẽ "off off off trên off trên ra đi."
Một mạch điện tử gắn vào máy quét chuyển đổi này trên-xung vào số nhị phân (số không và những người thân).
Các chữ số nhị phân được gửi đến một máy tính gắn vào máy quét, trong đó phát hiện các mã như 11.101.011 và giải mã thành các dãy số như ta thường thấy.
Các thành phần chức năng của một máy quét mã vạch:
- Hệ thống Chiếu sáng: là phương pháp mà theo đó các vạch và khoảng trống
trên các mã vạch được chiếu sáng. Có một loạt các hệ thống chiếu sáng thường được sử dụng trong các máy quét mã vạch.
- Single Point LED: Sự chiếu sáng của mã vạch xuất phát từ hoặc là một cặp
hay của đèn LED và tập trung thông qua một đơn mở hình cầu.
- Linear Multiple Led: gồm 1 dãy đèn LED bố trí sao cho các tia sáng phát ra
tạo thành 1 vệt sáng thẳng theo chiều ngang cắt ngang qua bề mặt của ký hiệu mã vạch. Ánh sáng phản xạ thu được bởi "tròng CCD" (CCD Scanner lense) là bộ phận dùng để chuyển tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu digital (hình bên cạnh).
- Laser: Loại laser scanner không cần dùng tròng thu ánh sáng.Để đọc được mã
vạch, tia laser chiếu vào bề mặt mã vạch và ảnh của nó được chụp bởi một cảm biến phát hiện hình ảnh (laser). Một chùm tia laser được chiếu ra như một tấm gương và quét qua hai bên trái, phải để đọc toàn bộ mã vạch . Sử dụng tia laser cho phép đọc mã vạch xa và rộng.
- mager Led: Tương tự như các thiết bị CCD nhưng một số thay đổi quan
trọng. Trong tạo ảnh tuyến tính, số lượng chiếu sáng được tăng lên bằng cách sử dụng của ánh sáng cao LED, và các tế bào quang điện cảm ứng nhạy cảm hơn. Tuyến tính bắt chước công nghệ hình ảnh cả hai phạm vi và trọng tâm của máy quét laser. Các bộ cảm biến ánh sáng trong bộ tạo ảnh đầy đủ là rất giống với cảm biến ánh sáng trong máy ảnh đơn sắc.
37
- Máy quét mã vạch 2D dùng tia laser sau đó phản xạ bằng 1 hệ thống lăng kính để tạo thành 1 chùm sáng phủ trên mọi góc độ của ký hiệu mã vạch. Chính vì vậy, khi quét loại mã vạch 1D bằng máy quét mã vạch 2D, ta có thể quét theo bất cứ chiều nào cũng được, trong khi đó nếu dùng máy quét 1D, ta phải bắn tia sáng cắt ngang qua toàn bộ mã vạch. Đó cũng là lý do các siêu thị lớn thường chọn máy quét để bàn 2D để quét tính tiền các món hàng cho mau lẹ.
- Cảm biến và Chuyển đổi: Một máy dò ảnh cảm nhận được ánh sáng phản xạ
và tạo ra một tín hiệu tương tự với điện áp khác nhau. Các điện áp dao động dựa vào việc các cảm biến nhìn thấy ánh sáng phản xạ từ không gian màu trắng vì các thanh màu đen hấp thụ ánh sáng đỏ.
Các công nghệ được sử dụng trong các cảm biến có thể thay đổi tùy thuộc vào phương pháp chiếu sáng. Các đầu ra luôn luôn là như nhau - một dạng sóng điện áp với đỉnh cho các không gian màu trắng, và đáy cho các không gian màu đen trong mã vạch.
Trong một máy quét mã vạch hình ảnh, cảm biến bao gồm toàn bộ quét mục tiêu và tạo ra một dạng sóng 2 chiều. Trong cả hai trường hợp, tín hiệu analog này được gửi tới bộ chuyển đổi. Bộ chuyển đổi thay đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số. Tín hiệu này là đại diện kỹ thuật của những gì các cảm biến phát hiện từ ánh sáng phản xạ. Bây giờ các máy quét mã vạch có một tín hiệu kỹ thuật số, các tín hiệu được chuyển giao cho các giải mã.
38
- Giải Mã: Nhận tín hiệu xung điện từ bộ phận truyền và giải mã theo dạng thức
của loại barcode được lập trình sẵn trong bộ nhớ. Nếu giải mã thành công, 1 tiếng kêu "bíp" sẽ phát ra và tín hiệu được giải mã sẽ xuất hiện trên màn hình của phần mềm đang sử dụng.
- Sai số của đầu đọc mã vach: 0,2% vịc đầu đọc mã vach tỷ lệ sai số rất ít chỉ
trong trường hợp mã vạch để quá lâu và bị mờ đi hoặc do điều kiện thời tiết nên ảnh hưởng tới sai số của mã vạch.
2.3 Quy trình nghiệp vụ nhập điểm ứng dụng công mã vạch hai chiều PDF417.
Quy trình nghiệp vụ nhập điểm ứng dụng công nghệ mã vạch hai chiều PDF417 gồm hai công đoạn là mã hóa dữ liệu và giải mã dữ liệu.
- Mã hóa dữ liệu: Giảng viên lập bảng điểm, phần mềm giúp mã hóa toàn bộ dữ liệu trên bảng điểm bằng mã vạch hai chiều.
- Giải mã dữ liệu: Chuyên viên phụ trách nhập điểm dùng đầu đọc mã vạch để giải mã lưu dữ liệu vào hệ thống phần mềm quản lý đào tạo.
Mã hóa dữ liệu
Tác nhân Nhiệm vụ
Giảng viên
Là người sử dụng hệ thống sinh ra bảng điểm có mã vạch hai chiều. Nhập điểm thành phần, điểm cuối kỳ cho sinh viên thuộc lớp môn học và trọng số điểm của môn học.
39
Hình 2.8: Biểu đồ tuần tự hệ thống
Giảng viên được cung cấp một tài khoản để đăng nhập vào hệ thống.
Hình 2.9: Giao diện đăng nhập hệ thống
Giảng viên lựa chọn năm học, lựa chọn giảng viên, lựa chọn lớp môn học, nhập trọng số điểm thành phần, chọn nhập điểm từ file (nếu đã có file điểm.xls) sau đó chọn “Xuất bảng điểm mã vạch” để nhập trực tiếp hoặc xuất file excel để nhập vào máy tính